Аналіз напружено-деформованого стану плит з перехресно-клеєної деревини підсилених композитними стрічками
DOI:
https://doi.org/10.32347/2522-4182.14.2024.29-40Ключові слова:
Дерев’яні конструкції, перехресно-клеєна деревина, композитні матеріали, композитні стрічки, напружено-деформований стан, підсиленняАнотація
В наш час будівельна галузь активно розвивається в різних напрямках. Конструкції з великими поперечними перерізами витісняються аналогами зменшеними в перерізах за допомогою різного типу підсилення.
Плити з перехресно-клеєної деревини (ПКД) або CLT (Cross Laminated Timber) - це масивний, багатошарово-склеєний будівельний матеріал з деревини. У висотному будівництві споруд та будівель з використанням деревини, плити з ПКД є основними конструкціями для влаштування перекриттів та покриття. Шари пиломатеріалу склеюються між собою під тиском, утворюючи фактично монолітну плиту. Суміжні шари дерев’яних дошок зазвичай укладаються перпендикулярно один одному. Зовнішні шари зазвичай мають однакову орієнтацію, а внутрішні, перпендикулярні зовнішнім, можуть складатися з більш дешевої деревини з метою економії коштів. Найчастіше для виробництва таких плит використовується деревина хвойних порід, як найдоступніша.
Проте виготовлення таких плит потребує значних витрат матеріалів. Тому актуальними є дослідження в сфері підсилення плит з ПКД для зменшення їхнього поперечного перерізу.
Композитні матеріали є передовими у підсиленні конструкцій зараз, оскільки більшість з них мають високу стійкість до різних хімічних впливів, таких як луги, кислоти, хлориди, сульфати, нітрати та інші. Це дозволяє їх використовувати як у промисловому та сільськогосподарському будівництві, де великий вплив зовнішнього середовища на конструкцію підсилену композитними матеріалами, так і в житлових будівлях, без шкоди для жителів.
Після аналізу напружено-деформованого стану шляхом моделювання в програмному комплексі ЛІРА САПР плит з ПКД підсилених композитними стрічками та порівнюючи з аналогічними плитами без підсилення можемо зробити висновки, що такі матеріали можуть, чудово поєднуватись з конструкціями з перехресно-клеєної деревини, дозволяючи збільшити несучу здатність при зменшенні їхнього попереч-ного перерізу.
Посилання
Михайловський Д. В. (2022) Розрахунок панельних будинків з поперечно-клеєної деревини. Монографія - К.: КНУБА, - 220 с.
Panchenko, O., & Zhuravskyi, O. (2018). Оцінка міцності закріплення і обгрунтування способу наклеювання та анкерування композитної стрічки на бетон. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (2), 209–218.
https://doi.org/10.32347/2522-4182.2.2018.209-218
Yesypenko A., Bondar E., Sinyakin A., Рanchenko А., & Pylypchuk O. (2021) Innovative organizational and technological
solutions for extending the operational life of the chimney H = 270m with using “SIKA” materials. Інноваційні технології в архітектурі і будівництві, 414-420.
Руднєва І. М. (2021) Технологічні особливості підсилення металевих конструкцій методом наклеювання високоміцних фіброармованих систем при реконструкції. Будівельні конструкції. Теорія і практика, (8), 32 - 43.
https://doi.org/10.32347/2522-4182.8.2021.32-43
Birman V., Huang X., Nanni A., & Tunis G. (2003) Properties and potential for application of steel reinforced polymer (SRP) and steel reinforced grout (SRG) composites. Internet. University, of Missouri-Rolla, 27 p.
Зятюк Ю. Ю. (2016) Операційність технології виконання робіт при підсиленні дослідних залізобетонних зразків (матеріалами
фірми SIKA). Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди, 466-475.
Juliano Fiorelli, & Antonio Alves Dias. (2003) Analysis of the strength and stiffness of timber beams reinforced with carbon fiber and glass fiber. Materials Research, Vol.6. (2), 193-202.
Mascia N. T., Bertoline C. A. A., Baságlia C. D., & Donadon B. F. (2018) Numerical analysis of glued laminated timber beams reinforced by vectran fibers. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 18, (3), p. 359-373.
http://doi.org/10.1590/s1678-6212018000300286
Ümmü K Isleye, Rahim Ghoroubi, Omer Mercimek, Ozgür Anil, & Recep Tugrul. (2021) Behavior of glulam timber beam
strengthened with carbon fiber reinforced polymer strip for flexural loading. Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol.40 (17-18), - 665-685.
https://doi.org/10.1177/0731684421997924
Kawecki, B., & Sumorek, A. (2022) Reliability-based numerical analysis of glulam beams reinforced by CFRP plate. Appl. Sci. 12, 10304.
https://doi.org/10.3390/app122010304
Dániel, H., Habashneh, M. & Rad, M.M. (2022) Analysis of the strength and stiffness of timber beams reinforced with carbon fiber and
glass fiber. Sci rep 12,
https://doi.org/10.1038/s41598-022-17751-6
Vilela R., Mascia N. T., Donadon B. F., & Soriano J. (2023) Mechanical performance analysis in bending of glulam beams reinforced with
synthetic vectran fibres. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 23, (4), p. 289-302.
http://dx.doi.org/10.1590/s1678-86212023000400704 .
Çankal D., Şakar G., & Çelik H. K. (2023) A criticism on strengthening glued laminated timber beams with fibre reinforcement polymers, numerical comparisons between different modelling techniques and strengthening configurations. Revista de la construcción. Journal of construction, 22(3), 661-678.
https://doi.org/10.7764/RDLC.22.3.661 .
Hala Younis, Haider Al Abadi, Vipulkumar Ishvarbhai Patel & Hossam Aboel Naga. (2024) Finite element analysis of fibre reinforced timber beams under flexural loading. Australian Journal of Structural Engineering.
https://doi.org/10.1080/13287982.2024.2346955
Qing Chun, Koenraad Van Balen & Jianwu Pan. (2014) Flexural performance of small fir and pine timber beams strengthened
with near-surface mounted carbon-fiber-reinforced polymer (nsm cfrp) plates and rods. International Journal of Architectural Heritage, 106-117.
https://doi.org/10.1080/15583058.2014.971195
Ianasi, A. C. (2015) On the role of cfrp reinforcement for wood beams stiffness. IOP Conference Series: Materials Science and
Engineering, 95.
https://doi.org/10.1088/1757-899x/95/1/012015
Karagöz Işleyen, Ü., & Kesik, H. İ. (2021) Experimental and numerical analysis of compression and bending strength of old wood
reinforced with cfrp strips. Structures, 33, 259–271.
https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.04.070
Śliwa-Wieczorek, K., Ostrowski, K. A.,JaskowskA-LemańskA, J., & Karolak, A.(2021) The influence of cfrp sheets on the loadbearing capacity of the glued laminated timber beams under bending test. Materials, 14 (14), 4019 .
https://doi.org/10.3390/ma14144019
Wdowiak-Postulak A. (2022) Strengthening of Structural Flexural Glued Laminated Beams of
Ashlar with Cords and Carbon Laminates. Materials, 15 (23), 8303.
https://doi.org/10.3390/ma15238303
Башинський О. І., Боднарчук Т.Б., & Пелешко М.З. (2014) Несуча здатність та вогнестійкість дерев’яних балок армованих зовнішньою стрічковою арматурою. Вісник Львівського державного університету безпеки життєдіяльності. № 9. - С. 184-189.
Сурмай М.І. (2015) Міцність та деформативність дощатоклеєних балок армованих склопластиковою та базальтовою арматурою. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук. 185 с.
Гомон С., & Поліщук М. (2019) Влаштування комбінованого армування балок із клеєної деревини. Вісник Львівського Національного Аграрного Університету Архітектура і сільськогосподарське будівництво № 20 . ст. 44-49.
Bula, S., & Pelekh, A. (2023) Comparing the efficiency of strengthening timber beams reinforced with carbon composite rods and plates. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies,5 (7 (125)), 14–22.
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.287673
Komar M.A., Komar O.A., Mykhailovskyi D.V. (2022) Engineering method of calculating laminated timber elements reinforced with composite tapes. Strength of Materials and Theory of Structures: Scientific-and-technical collected articles. (109), 239-262.
https://doi.org/10.32347/2410-2547.2022.109.239-262
ДБН В.2.6-161:2017 (2017) «Дерев’яні конструкції. Основні положення». Київ, "Укрархбудінформ", 125 с.
